Študenti in podjetja iz Slovenije izdelujejo laboratorij avtomobilov prihodnosti

Računalniška vizija nove električne formule študentske ekipe iz Ljubljane. Poganjala jo bosta dva elektromotorja, pri razvoju pa sodelujejo številna slovenska visokotehnološka podjetja.

Študentski dirkalnik z vzdevkom Griffin je letos opravil svoje naloge, uporabili pa ga bodo tudi prihodnje leto. Foto: Jernej Munih V študentskem kampusu nastaja laboratorij elektromobilnosti slovenskega podjetništva

V preteklih mesecih smo že pisali o ekipi študentov ljubljanske strojne fakultete, ki je z lastnim znanjem razvila svojo formulo in se z njo že drugo leto zapovrstjo udeleževala prireditev tako imenovane "študentske formule". To seveda ni zgolj "tiščanje", temveč predvsem izkoriščanje inženirskega potenciala pri razvoju in izdelavi prototipa.

Zdaj je končana druga sezona, študenti pa imajo pred seboj že jasen in zares mikaven nov cilj. To je formula z električnim pogonom in tako študenti danes na cesto postavljajo pravi mobilni laboratorij uveljavljenih tujih in predvsem slovenskih podjetij. Velik del sestavnih komponent bodo zagotovila podjetja iz Slovenije in so tako produkt slovenskega znanja.

Avtomobilski velikani z visokimi vložki v elektriko, kjer se skriva velik razvojni potencial

Električni pogon je kajpak v skladu s trenutnimi smernicami v svetovni avtomobilski industriji. Že uradni tovarniški programi uveljavljenih proizvajalcev v svetovnem prvenstvu električne formule e dokazujejo, kako pomemben je razvoj elektromobilnosti tudi v bolj skrajnih pogojih in da so avtomobilski velikani pripravljeni zanj namenjati tudi velika sredstva.

Motor podjetja EMRAX, kakršnega bodo pri svoji formuli uporabili tudi študenti strojne in elektrotehnične fakultete iz Ljubljane. Foto: Emrax Kdo so trije slovenski tehnološki partnerji

EMRAX

Začetki podjetja EMRAX so se zgodili v letu 2005, ko je Roman Sušnik (takrat še v sklopu podjetja Enstroj) opravil prvi slovenski in tretji svetovni polet z jadralnim letalom na elektromotor. Nato je začel razvijati lastni motor. Svoj prvi prototipni motor je izdelal leta 2008, ko je podjetje tudi poimenoval EMRAX (Electric Motor Roman Axial). Iz letalske se je povpraševanje po motorjih, ki jih zaznamujejo visoka gostota moči in konkurenčna cena, selilo tudi v druge industrije. Podjetje iz Kamnika danes izdeluje elektromotorje štirih dimenzij. Njihove motorje že uporablja več študentskih ekip, med njimi tudi z nemških univerz v Münchnu, Ingolstatdu in Bayreuthu, z angleške univerze iz Kingstona, ameriške iz Kansasa …

ELAPHE
Elaphe je visokotehnološka družba iz Ljubljane, ki razvija elektromotorje, ti so vgrajeni v pesto kolesa (in-wheel motor). Ob tem razvijajo tudi lastne inverterje, elektronike, celovite pogonske sisteme in podobno. Zametke podjetja je sicer že leta 1988 postavil inovator Andrej Detela, leta 1994 pa je podjetje dobilo nagrado za najboljšo inovacijo v Bruslju in Ženevi. Predsednika in ustanovitelja podjetja Gorazda Lampiča so lani izbrali za najboljšega mladega menedžerja v Sloveniji.

REC BMS
Podjetje iz Postojne razvija različne sisteme nadzorov elektropogonov in baterijskih sklopov električni vozil, prav tako pa tudi posamezne sestavne dele. Sodelovali so na primer tudi pri tako imenovanem kranvaju (električni minibus v Kranju), električnem komunalnem vozilu komop v Zagrebu, pri električni predelavi smarta fortwo z inštitutom Metron, prav tako pa lani tudi pri prvem slovenskem električnem avtobusu vivo iz Maribora.

Video – Za volanom študentske formule z bencinskim motorjem

Sodelovanje študentov strojništva in elektrotehnike

Zaradi novega pogona se je ekipi strojnikov pridružil še ducat študentov ljubljanske elektrotehnične fakultete. Za prve je pomembno, da motor po navadah stare šole vendarle tudi ropota, drugi se na elektropodročju počutijo kot doma. Študentska formula bo ohranila podoben koncept podvozja in postavitve delov, le da bodo izdelali popoln monokok in s tem zagotovili večjo prostornost ter udobje v vozniškem delu. Za pogon bosta skrbela dva elektromotorja slovenske družbe Emrax. Vsak motor bo poganjal eno izmed zadnjih koles. Konična moč vsakega motorja znaša 70 kilovatov, pravila pa skupno moč pogonskega sklopa omejujejo na 80 kilovatov.

Slovenski elektromotorji, krmilna enota, inverter …

Dva motorja prinašata številne zahtevne razvojne izzive. Eden od teh je "torque vectoring" oziroma vektorsko razporejanje navora. Moč 80 kilovatov oziroma 110 "konjev" je za formulo z maso od 250 do 300 kilogramov seveda tolikšna, da je ni preprosto prek zadnjih koles spraviti na cesto.

Pri razporejanju navora je na pomoč s svojo elektroniko priskočila družba Elaphe iz Ljubljane. Njihova kontrolna enota se imenuje PCU. Trije člani ekipe so pri njih začeli opravljati študentsko delo in se tako privajati na delo s to kontrolno enoto. PCU nadzira vektorsko razporeditev navora, onemogoča zdrsevanje pogonskih koles (traction control) in nudi tudi napredni sistem zaviranja ABS, ki takrat omejuje renegeracijo med zaviranjem.

Edini pomembnejši sestavni del nove formule, ki ne prihaja iz Slovenije, so baterijske celice. Teh pri nas pač ne izdeluje nihče, zato so vzeli Sonyjeve cilindrične celice tipa 18650. Podobne uporabljajo prenosni računalnik, do nedavnega so bile tudi del baterijskih paketov avtomobilov znamke Tesla.

Simulacija ene izmed mogočih postavitev baterijskega sklopa. V njem bo 960 baterijskih celic, skupna zmogljivost baterije bo osem kilovatnih ur.

Baterijske celice bodo Sonyjeve, baterijski paket pa bodo sestavili sami

Študenti pa bodo sami sestavili baterijski paket. Nazivna napetost bo znašala 350 voltov, zmogljivost baterije pa osem kilovatnih ur. Energije v bateriji mora biti dovolj za vsaj 22 kilometrov hitre vožnje, kolikor na tekmovanjih znaša vzdržljivostna, "endurance" preizkušnja.

Skupno bodo uporabili 960 baterijskih celic. Te bodo imele maso okrog 50 kilogramov in tako pomenijo enega od težjih sestavnih delov nove formule. Postavitve v bolid še niso dorekli, vsekakor pa težijo h kar najbolj sredinski in nizki postavitvi. Baterijski paket mora imeti zaradi pravil in varnostnega vidika številne notranje razdelitve, varnostne zaščite proti požarom in podobno.

Nemški velikan Mahle, ki ima svoje tovarne tudi v Sloveniji, bo omogočil preizkuse v svojem laboratoriju

Nadzor za baterijski paket bo zagotovilo podjetje REC BMS, dva 90-kilovatna inverterja oziroma razdelilnika pa so zagotovili pri družbi Mahle. Baterijski paket ponuja enosmerni tok, ki ga je treba v vozilu spremeniti v izmenični trifazni tok. Mahle bo kot uveljavljeni nemški proizvajalec na področju elektromobilnosti – svoji tovarni imajo v Šempetru pri Novi Gorici (kupili so slovensko družbo Letrika, kjer izdelujejo tud motorje za renaulta twizyja) in Bovcu. Mahle bo za testiranje vsega pogona študentom omogočil uporabo svojega laboratorija.